本培訓(xùn)旨在讓操作人員:
熟悉Gene Pulser Xcell電穿孔儀的構(gòu)造、原理及工作機制;
掌握標(biāo)準(zhǔn)化操作流程,確保實驗結(jié)果的重復(fù)性與安全性;
能獨立完成不同細胞類型的電穿孔實驗;
具備常見故障診斷和日常維護能力;
理解儀器性能指標(biāo)與數(shù)據(jù)評估標(biāo)準(zhǔn)。
Gene Pulser Xcell電穿孔儀是美國伯樂公司生產(chǎn)的一款高精度基因?qū)朐O(shè)備,廣泛應(yīng)用于微生物、植物原生質(zhì)體、動物細胞等體系的DNA、RNA、siRNA及蛋白轉(zhuǎn)入。
主機控制單元(Main Unit):
提供可調(diào)電壓、電容、電阻的脈沖輸出。
模塊接口系統(tǒng)(CE或PC模塊):
根據(jù)細胞類型選擇適配模塊;
CE模塊:用于方波電擊(動物細胞)。
PC模塊:用于指數(shù)波電擊(細菌、酵母、植物細胞)。
ShockPod電擊槽:
連接電穿孔杯并傳遞高壓脈沖。
顯示面板:
顯示設(shè)定參數(shù)、電擊狀態(tài)與報警提示。
安全防護結(jié)構(gòu):
包含電弧檢測、電極互鎖與自動斷電保護功能。
輸出范圍廣(10–3000 V);
時間常數(shù)可調(diào)(25–3275 μF);
可設(shè)置單脈沖或多脈沖;
支持指數(shù)波、方波兩種放電模式;
電弧自動檢測與報警系統(tǒng);
可儲存100組實驗方案;
結(jié)構(gòu)模塊化、維護方便。
電穿孔(Electroporation)是利用瞬時高壓電場使細胞膜產(chǎn)生暫時性納米孔洞的過程。
在電場作用下,細胞膜電位迅速上升至閾值(通常約0.5–1 V),膜結(jié)構(gòu)發(fā)生可逆性重構(gòu),形成通道。外源核酸隨之進入細胞。
電場撤除后,膜孔關(guān)閉,細胞得以存活。
影響電穿孔效果的核心參數(shù)包括:
電壓(V):決定電場強度;
電極間距(d):影響電場均勻性;
時間常數(shù)(τ = RC):影響脈沖持續(xù)時間;
緩沖液電導(dǎo)率:影響放電速度與熱效應(yīng)。
Gene Pulser Xcell通過高精度電容控制與實時反饋技術(shù),實現(xiàn)可控的電場釋放,使導(dǎo)入過程更加高效和穩(wěn)定。
確保儀器放置在穩(wěn)固平臺上;
檢查電源線、接地線是否完好;
確認ShockPod槽內(nèi)清潔干燥;
電極無腐蝕、無鹽漬殘留;
模塊連接牢固,顯示屏正常亮起。
細胞制備:
取對數(shù)生長期細胞;
低溫洗滌3次以去除培養(yǎng)基鹽分;
重懸于無離子甘油或電穿孔緩沖液中。
DNA/RNA制備:
純度高(A260/A280 ≈ 1.8);
無乙醇、鹽或蛋白雜質(zhì);
濃度適中(1–5 μg/mL)。
電擊杯準(zhǔn)備:
選用0.1、0.2或0.4 cm電極間距杯;
預(yù)冷至4℃,裝入樣品體積40–80 μL;
確保液面平整、無氣泡。
模式選擇
Manual(手動):自定義所有參數(shù);
Preset(預(yù)設(shè)):調(diào)用廠家推薦細胞參數(shù);
Protocol(程序):保存和調(diào)用用戶方案。
參數(shù)設(shè)定
電壓范圍:根據(jù)細胞類型確定(細菌約2 kV、動物細胞約400 V);
電容:25–3275 μF;
電阻:0–1000 Ω;
脈沖模式:單脈沖或多脈沖;
間隔時間:0.5–1秒;
電極間距:與電擊杯匹配。
執(zhí)行電擊
插入裝樣杯,蓋好安全罩;
按“Pulse”鍵啟動;
屏幕顯示電壓、時間常數(shù)及能量釋放;
電擊結(jié)束后取出樣品,立即轉(zhuǎn)入復(fù)蘇液中。
實驗復(fù)蘇與培養(yǎng)
電擊后立即加入適宜培養(yǎng)基;
靜置復(fù)蘇或搖床培養(yǎng);
細菌/酵母30–37℃,動物細胞37℃、5% CO?。
| 細胞類型 | 電壓(V) | 電容(μF) | 電阻(Ω) | 電極間距(cm) | 模式 | 備注 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 大腸桿菌 | 1800–2500 | 25 | 200 | 0.2 | 指數(shù)波 | 高效轉(zhuǎn)化 |
| 酵母菌 | 1200–1500 | 200 | 600 | 0.2 | 指數(shù)波 | 含山梨醇保護 |
| 動物細胞 | 250–800 | 1000 | ∞ | 0.4 | 方波 | 低電導(dǎo)緩沖液 |
| 植物原生質(zhì)體 | 300–600 | 500 | ∞ | 0.4 | 指數(shù)波 | 需預(yù)冷 |
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